考虑非线性剪切效应的穿孔复合材料层板渐进失效分析

摘要整理

复合材料因其优异的性能在航空航天等高性能结构中得到广泛应用。通过有限元仿真分析复合材料穿孔结构的失效演化过程对工程应用具有重要意义，因为工程复合材料结构中常含有缺口和孔洞。本文对含大孔洞的碳纤维增强树脂基复合材料层板的失效演化过程和失效模式进行了数值仿真研究。基于三维Hashin-Ye失效准则和渐进损伤模型理论，编制了UMAT用户子程序。在模型中引入特征长度和粘性系数以降低网格依赖性并改善计算收敛性。采用Ramberg-Osgood方程定义非线性剪切本构关系，将其引入连续损伤退化模型中。系统研究了非线性剪切效应对不同铺层序列层板失效演化过程的影响规律。研究结果表明，非线性剪切效应对层板的失效模式和承载能力有显著影响，特别是在剪切应力集中区域。该研究为穿孔复合材料结构的设计和可靠性评估提供了理论依据。

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